第二节 水的电离和溶液的酸碱性.docx
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第二节水的电离和溶液的酸碱性
【第二节】水的电离和溶液的酸碱性
【高考说明】
1、了解水的电离和水的离子积常数
2、了解溶液的pH值的定义,能进行pH的简单计算
3、初步掌握酸碱滴定管的使用方法;初步掌握中和滴定的原理和方法
4、能通过化学实验收集有关数据和事实,并科学地加以处理
第1课时
【学习目标】⒈了解水的电离平衡及其“离子积”
⒉了解溶液的酸碱性和pH的关系
【学习重点】⒈水的离子积
⒉溶液的酸碱性和pH的关系
【旧知回顾】
1、写出下列物质在水溶液中的电离方程式
KHCO3KAl(SO4)2
H2SO4H2S
Ca(OH)2NH3·H2O
2、[思考]
①我们通常会说纯水不导电,那么水是不是电解质?
它能电离吗?
如能请写出水的电离方程式。
②纯水中有哪些微粒?
根据所学的弱电解质的电离平衡,请列举出可能会影响水的电离的因素。
【新知讲解】
一、水的离子积
阅读P45:
1.水的电离:
水是电解质,发生电离,电离过程
水的电离平衡常数的表达式为
2.[思考]:
实验测得,在室温下1LH2O(即mol)中只有1×10-7molH2O电离,则室温下C(H+)和C(OH-)分别为多少?
3.水的离子积
水的离子积表达式:
KW=。
阅读P46:
一定温度时,KW是个常数,KW只与有关,越高KW越。
25℃时,KW=,100℃时,KW=10-12。
注意:
(1)KW不仅适用于纯水,也适用于酸、碱、盐的稀溶液。
任何水溶液中,由水所电离而生成的c(H+)c(OH-)。
[思考]:
pH=7的溶液一定是酸性吗?
(2)25℃时,任何水溶液中,H+离子浓度和OH-离子的浓度乘积都为1×10-14
二、溶液的酸碱性和pH
1.影响水的电离平衡的因素
(1)温度:
温度升高,水的电离度,水的电离平衡向方向移动,C(H+)和C(OH-),KW。
(2)溶液的酸、碱度:
改变溶液的酸、碱度均可使水的电离平衡发生移动。
例题1:
①在0.01mol/LHCl溶液中,C(H+)=,C(OH-)=,
由水电离出的H+浓度=,由水电离出的OH-浓度=。
②在0.01mol/LNaOH溶液中,C(OH-)=,C(H+)=,
由水电离出的H+浓度=,由水电离出的OH-浓度=。
③在0.01mol/LNaCl溶液中,C(OH-)=,C(H+)=,
由水电离出的H+浓度=,由水电离出的OH-浓度=。
[小结]根据上面的计算,填写下表(影响水的电离平衡的因素)
条件变化
平衡移动方向
c(H+)
(mol/L)
c(OH-)
(mol/L)
水的电离程度
KW
升高温度
H2O
H++OH-
加入NaCl
加入HCl
加入NaOH
结论:
(1)升高温度,促进水的电离KW增大
(2)酸、碱抑制水的电离
例题2:
(08上海)常温下,某溶液中由水电离的c(H+)=1×10-13mol·L-1,该溶液可能是
①二氧化硫水溶液②氯化铵水溶液③硝酸钠水溶液④氢氧化钠水溶液
A.①④B.①②C.②③D.③④
2.溶液的酸碱性
阅读P46:
思考与交流
讨论:
①在酸性溶液中是否有OH-,在碱性溶液中是否存在H+,试说明原因。
②决定溶液酸碱性的因素是什么?
小结:
溶液的酸碱性:
常温(25℃)
中性溶液:
C(H+)C(OH-)C(H+)1×10-7mol/L
酸性溶液:
C(H+)C(OH-)C(H+)1×10-7mol/L
碱性溶液:
C(H+)C(OH-)C(H+)1×10-7mol/L
3.溶液的pH:
pH=-lgc(H+)
注意:
当溶液中[H+]或[OH-]大于1mol/L时,不用pH表示溶液的酸碱性。
【轻松做答】
(1)C(H+)=1×10-6mol/LpH=______;C(H+)=1×10-3mol/LpH=_____
C(H+)=1×10-mmol/LpH=______;C(OH-)=1×10-6mol/LpH=______
C(OH-)=1×10-10mol/LpH=______;C(OH-)=1×10-nmol/LpH=______
(2)pH=2C(H+)=________;pH=8c(H+)=________
(3)c(H+)=1mol/LpH=______;c(H+)=10mol/LpH=______
归纳:
pH与溶液酸碱性的关系(25℃时)
pH
溶液的酸碱性
pH<7
溶液呈性,pH越小,溶液的酸性
pH=7
溶液呈性
pH>7
溶液呈性,pH越大,溶液的碱性
【知识拓展】
1、溶液的pOH=________________
2、证明:
在25℃时,pH+pOH=14
说明:
如果题目中没有指明温度,则默认为常温(25℃)
【反馈练习】
1.pH=2的强酸溶液,加水稀释,若溶液体积扩大10倍,则C(H+)或C(OH-)的变化( )
A、C(H+)和C(OH-)都减少 B、C(H+)增大C、C(OH-)增大 D、C(H+)减小
2.向纯水中加入少量的KHSO4固体(温度不变),则溶液的( )
A、pH值升高 B、C(H+)和C(OH-)的乘积增大C、酸性增强 D、OH-离子浓度减小
3.100℃时,KW=1×10-12,对纯水的叙述正确的是( )
A、pH=6显弱酸性 B、C(H+)=10-6mol/L,溶液为中性
C、KW是常温时的10-2倍 D、温度不变冲稀10倍pH=7
【课后练习】
1、下列说法中正确的是
A.在25℃的纯水中,c(H+)=c(OH-)=10-7mol/L,呈中性
B.溶液中若c(H+)>10-7mol/L,则c(H+)>c(OH-),溶液显酸性
C.c(H+)越大,则pH值越大,溶液的碱性越强
D.pH值为0的溶液中c(H+)=0mol/L
2、pH相同,物质的量浓度最大的酸是
A.HClB.H3PO4C.H2SO4D.CH3COOH
3、下列叙述正确的是
A.向0.1mol/L醋酸溶液中加入少量醋酸钠溶液,溶液的pH增大
B.向0.1mol/L醋酸溶液中加入少量NaOH溶液,溶液中c(Ac-)增大
C.向0.1mol/L醋酸溶液中不断加水,溶液中c(H+)增大
D.向0.1mol/L醋酸溶液中滴入少量浓盐酸,溶液的导电性减弱
4、100℃时,Kw=1.0×10-12,若100℃某溶液中的c(H+)=1.0×10-7mol/L,则该溶液
A.呈中性 B.呈碱性 C.呈酸性 D.c(OH-)/c(H+)=100
5、向纯水中加入少量NaHSO4(温度不变),则溶液的
A.pH值升高 B.pH值降低 C.c(OH-)、c(H+)增大 D.c(H+)>c(OH-)
6、常温下,某溶液中,由水电离出的c(H+)=1.0×10-11mol/L,该溶液pH可能为
A.11 B.3 C.8 D.7
7、体积相同、pH相同的盐酸和醋酸,与碱中和时消耗的量
A.相同 B.盐酸多 C.醋酸多 D.无法比较
8、与纯水的电离相似,液氨中存在着微弱的电离:
2NH3
NH4++NH2-。
据此判断以下叙述中错误的是
A.液氨中含有NH3、NH4+、NH2-等粒子
B.一定温度下液氨中c(NH4+)、c(NH2-)是一个常数
C.液氨的电离达到平衡时,c(NH3)=c(NH4+)=c(NH2-)
D.只要不加入其他物质,液氨中c(NH4+)=c(NH2-)
9、在水电离出的c(H+)=10-14mol/L的溶液中,一定能大量共存的
A.K+、Na+、HCO3-、Cl-B.K+、Br+、AlO2-、Cl-
C.SO42-、Na+、NO3-、Cl- D.SO42-、NH4+、Al3+、Cl-
10、氢离子浓度相同的等体积的两份溶液A和B;A为盐酸,B为醋酸,分别和锌反应,若最后仅有一份溶液中存在锌,且放出氢气的质量相同,则下列说法正确是的
①反应所需要的时间B>A ②开始反应时的速率A>B ③参加反应的锌的物质的量A=B ④反应过程的平均速率B>A ⑤盐酸里有锌剩余 ⑥醋酸里有锌剩余
A.③④⑤ B.③④⑥ C.②③⑤ D.②③⑤⑥
11、将pH=8的NaOH溶液与pH=10的NaOH溶液等体积混合后,溶液中c(H+)最接近于
A.1/2·(10-8+10-10)mol/L B.(10-8+10-10)mol/L
C.(1.0×10-14+5×10-5)mol/L D.2×10-10mol/L
12、重水(D2O)的离子积为1.6×10-15,可以用pH一样的定义来规定pD=-lg{c(D+)},以下pD的叙述中,正确的是
A.中性溶液中pD=7.0B.含0.01mol的NaOD的D2O的溶液1L,其pD=12.0
C.溶解0.01mol的DCl的D2O的溶液1L,其pD=2.0
D.在100mL0.25mol/L的DCl的重水溶液中,加入50mL0.2mol/L的NaOD的重水溶液,所得溶液的pD=1.0
【第二节】水的电离和溶液的酸碱性
第2课时
【课标要求】⒈了解溶液的酸碱性和pH的关系
⒉掌握有关混合溶液pH值的简单计算
3、了解溶液稀释时pH的变化规律
【学习重点】⒈水的离子积,H+浓度、OH-浓度、pH值与溶液酸碱性的关系
⒉有关溶液pH值的计算
【学习难点】pH值的计算
【旧知回顾】
溶液的酸碱性和pH
⒈定义:
PH=,广泛pH的范围为0~14。
注意:
当溶液中[H+]或[OH-]大于1mol/L时,不用pH表示溶液的酸碱性。
⒉意义:
溶液的酸碱性常温(25℃)
中性溶液:
C(H+)C(OH-)C(H+)1×10-7mol/LpH7
酸性溶液:
C(H+)C(OH-)C(H+)1×10-7mol/LpH7
碱性溶液:
C(H+)C(OH-)C(H+)1×10-7mol/LpH7
【新知讲解】
一、溶液PH的测定方法
(1)酸碱指示剂法
说明:
常用的酸碱指示剂有石蕊、甲基橙、酚酞试液。
常用酸碱指示剂的pH变色范围
指示剂
变色范围的pH
石蕊
<5红色
5-8紫色
>8蓝色
甲基橙
<3.1红色
3.1-4.4橙色
>4.4黄色
酚酞
<8无色
8-10浅红色
>10红色
(2)pH试纸法
使用方法:
(3)PH计法
二、有关pH的计算
(一)单一溶液的PH计算
[例1]分别求0.05mol/LH2SO4溶液和0.05mol/LBa(OH)2溶液的PH值。
[例2]已知常温下浓度为0.01mol/L的CH3COOH溶液的电离度为1%,求该溶液的PH值。
(二)酸碱混合溶液的PH计算
[例3]将PH=2的H2SO4溶液与PH=4的H2SO4溶液等体积混合后,求溶液的PH值。
[例4]将PH=8的NaOH溶液与PH=10的NaOH溶液等体积混合后,求溶液的PH值。
[例5]常温下PH=4的HCl和PH=10的NaOH分别按体积比为1:
1、11:
9、9:
11混合,分别求三种情况下溶液的PH值。
[小结]有关pH计算的解题规律
(1)单一溶液的pH计算
强酸溶液,如HnA,设浓度为cmol·L-1,则
c(H+)=ncmol·L-1,pH=—lg{c(H+)}=—lgnc
强碱溶液,如B(OH)n,设浓度为cmol·L-1,则
c(H+)=10—14/ncmol·L-1,pH=—lg{c(H+)}=14+lgnc
(2)酸碱混合pH计算
适用于两种强酸混合c(H+)混=[c(H+)1V1+c(H+)2V2]/(V1+V2)。
适用于两种强碱混合c(OH—)混=[c(OH—)1V1+c(OH—)2V2]/(V1+V2)
适用于酸碱混合,一者过量时:
=
c(OH—)混|c(H+)酸V酸—c(OH—)碱V碱|
c(H+)混V酸+V碱
说明:
若两种强酸(pH之差大于2)等体积混合,混合液pH=pH小+0.3
若两种强碱(pH之差大于2)等体积混合,混合液pH=pH大—0.3
恰好完全反应,则c(H+)酸V酸=c(OH—)碱V碱
(三)酸、碱加水稀释后溶液的PH值
[例6]常温下,将PH=1的H2SO4溶液和PH=13的NaOH溶液分别稀释1000倍,求所得溶液的PH值。
思考:
若在常温下,将PH=1的CH3COOH溶液和PH=13的NH3·H2O溶液分别稀释1000倍,则所得溶液的PH值在什么范围之内。
[小结]稀释后溶液pH的变化规律
(1)酸碱溶液无限稀释,pH只能无限接近于7,不可能大于或小于7
(2)对于pH=a的强酸和弱酸溶液,每稀释10n倍,强酸的pH就增大n个单位,即
pH=a+n(a+n<7),弱酸的pH范围是:
a<pH<a+n。
[练习]画出酸溶液在稀释过程中pH的变化图
(3)对于pH=b的强碱和弱碱溶液,每稀释10n倍,强碱的pH就减小n个单位,即
pH=b-n(b-n>7),弱碱的pH范围是:
b-n<pH<b。
[练习]画出碱溶液在稀释过程中pH的变化图
(4)对于物质的量浓度相同的强酸和弱酸稀释相同倍数,强酸pH变化程度比弱酸的大(强碱和弱碱也类似)
说明:
弱酸、弱碱在稀释过程中有浓度的变化,又有电离平衡的移动,不能求得具体的数值,只能确定其pH范围。
【我的疑惑】
【反馈练习】
1.求下列溶液混合后的pH:
(1)把pH=2和pH=4的两种强酸溶液等体积混合,其pH=。
(2)把pH=12和pH=14的两种强碱溶液等体积混合,其pH=。
(3)把pH=5的H2SO4溶液和pH=8的NaOH溶液等体积混合,其pH=。
2.室温时,将PH=5的H2SO4溶液稀释10倍,则C(H+):
C(SO42-)=;
若再将稀释后的溶液再稀释100倍,则C(H+):
C(SO42-)=。
3.20mL0.01mol/LKOH溶液的pH为;30mL0.005mol/LH2SO4溶液的pH为;两溶液混合后,溶液的pH为。
4.设水的电离平衡线如右图所示。
(1)若以A点表示25°时水在电离平衡时的粒子浓度,当温
度升高到100°时,水的电离平衡状态到B点,则此时水的离子10-6
积从_________增加到____________;10-7
(2)将PH=8的Ba(OH)2溶液与PH=5的稀盐酸混合,并保持
在100°的恒温,欲使混合溶液的PH=7,则Ba(OH)2溶液和盐
酸的体积比为__________。
【课后练习】
.(05南京二模7.)某溶液中含有HCO3-、SO32-、CO32-、CH3COO-等四种阴离子。
向其中加入足量的Na2O2粉末后,溶液中离子的浓度基本保持不变的是(不考虑溶液在反应前后的体积变化)
A.SO32-B.CH3COO-C.CO32-D.HCO3-
.(06苏州第一次调研)将pH=1的盐酸平均分成2份,l份加适量水,另1份加入与该盐酸物质的量浓度相同的适量NaOH溶液后,pH都升高了1,则加入的水与NaOH溶液的体积比为
A.9B.10C.11D.12
.(05盐城三模9.)对室温下pH相同、体积相同的氨水和氢氧化钠溶液分别采取下列措施,有关叙述正确的是
A.加入适量的氯化铵晶体后,两溶液的pH均碱小
B.温度下降10oC,两溶液的pH均不变
C.分别加水稀释10倍,两溶液的pH仍相等
D.用盐酸中和,消耗的盐酸体积相同
.(06梁丰中学10月月考)25℃时,向VmlPH=a的盐酸中滴加PH=b的NaOH溶液10Vml,反应后的溶液中c(Cl-)=nc(Na+),则此时a+b的值为
A.12B.13C.14D.15
.(06南通第一次调研)pH=2的两种一元酸HX和HY的溶液分别取50mL,加入过量的镁粉,充分反应后,收集H2的体积在相同状况下分别为V1和V2,若V1>V2,下列说法正确的是
A.HX一定是弱酸B.NaX水溶液的碱性弱于NaY水溶液的碱性
C.HX一定是强酸D.反应开始时二者生成H2的速率相同
.
(06浙江九校9月联考)一定温度下,将一定质量的冰醋酸加水稀释过程中,溶液的导电能力变化如右图所示,下列说法正确的是
A.a、b、c三点溶液的pH:
c<a<b
B.a、b、c三点醋酸的电离程度:
a<b<c
C.用湿润的pH试纸测量a处溶液的pH,测量结果偏小
D.a、b、c三点溶液用1mol/L氢氧化钠溶液中和,消耗氢氧化钠溶液体积:
c<a<b
.(05南通一模10.)将一元酸HA的溶液与一元碱BOH的溶液等体积混合,若所得溶液显酸性,下列有关判断正确的是
A.若混合前酸、碱pH之和等于14,则HA肯定是弱酸
B.若混合前酸、碱物质的量浓度相同,则HA肯定是弱酸
C.溶液中水的电离程度:
混合溶液>纯水>BOH溶液
D.混合溶液中离子浓度一定满足:
c(B+)>c(A-)>c(H+)>c(OH-)
.(05盐城一模16.)甲酸和乙酸都是弱酸,当他们的浓度均为0.10mol·L-1时,甲酸中的c(H+)约为乙酸中c(H+)的3倍。
现有甲酸溶液a和乙酸溶液b,经测定他们的pH:
pHa=pHb。
由此可知
A.c(甲酸)=3c(乙酸)
B.c(甲酸)=1/3c(乙酸)
C.两溶液中水电离出的c(OH-)相同
D.等体积的a、b溶液用NaOH溶液中和时,消耗NaOH的物质的量a<b
.(05宿迁三模18.)MOH和ROH两种一元碱的溶液
分别加水稀释时,pH变化如右图所示。
下列叙述中不正确的是
A.ROH是一种强碱
B.在x点,MOH完全电离
C.在x点,C(M+)=C(R+)
D.稀释前,C(ROH)=10C(MOH)
.(2007海南·)下列叙述正确的是()
A.95℃纯水的pH<7,说明加热可导致水呈酸性
B.pH=3的醋酸溶液,稀释至10倍后pH=4
C.0.2mol/L的盐酸,与等体积水混合后pH=1
D.pH=3的醋酸溶液,与pH=11的氢氧化钠溶液等体积混合后pH=7
.(09年宁夏理综·11)将氢氧化钠稀溶液滴加到醋酸稀溶液中,下列各图示意混合溶液有关量或性质的变化趋势,其中错误的是
.(09年山东理综·15)某温度下,相同pH值的盐酸和醋酸溶液分别是稀、平衡pH值随溶液体积变化的曲线如右图所示。
据图判断正确的是
学科
A.Ⅱ为盐酸稀释时pH值变化曲线
B.b点溶液的导电性比c点溶液的导电性强
C.a点Ka的数值比c点Ku的数值大
D.b点酸的总浓度大于a点酸的总浓度
.(06徐州9月调研)25℃时,水的离子积为10-14;100℃时,水的离子积为10-12。
若在100℃时,将pH=11的NaOH溶液aL与pH=l的H2SO4溶液bL混合,请填空:
(1)100℃比25℃时水的离子积较大的原因是:
______________________________________________________________
(2)若所得溶液为中性,则a∶b=_______;
若所得混合溶液的pH=2,则a∶b=_______
【第二节】水的电离和溶液的酸碱性
第3课时:
酸碱中和滴定
【学习目标】
1、理解酸碱中和滴定的基本原理。
2、初步学会中和滴定的基本操作方法。
3、掌握酸碱中和的有关计算和简单误差分析。
【学法指导与知识提要】
中和滴定是化学分析中的一种重要方法,滴定操作技术要求比较严格。
本节重点是掌握中和滴定的方法,难点是中和滴定的操作技术和实验误差分析。
【旧知回顾】
测定溶液酸碱性的方法有哪些?
定性测定:
定量测定:
【新知讲解】
一、酸碱中和滴定的原理
1、实质:
H++OH-=H2O
酸、碱有强弱之分,但酸、碱中和反应的实质不变。
例:
HCl+NaOH=NaCl+H2O
CH3COOH+NaOH=CH3COONa+H2O
H2SO4+2NH3·H2O=(NH4)2SO4+2H2O
反应中,起反应的酸、碱物质的量之比等于它们的化学计量数之比。
例如:
2NaOH+H2SO4=Na2SO4+2H2O
由H2SO4---------NaOH
1mol2mol
C酸·V酸C碱·V碱
则C碱=
2、概念:
________________________________________________________________________叫“中和滴定”。
二、中和滴定操作
1、仪器:
酸式滴定管、碱式滴定管、烧杯、滴定管夹、锥形瓶、铁架台。
酸式滴定管可盛装________________
碱式滴定管不能盛装__________________
2、试剂:
标准浓度的溶液,待测浓度的溶液,指示剂。
3、滴定前准备
(1)检查滴定管是否漏液
(2)玻璃仪器洗涤:
①水洗
②用标准液润洗装标准液的滴定管
③用待测液润洗装待测液的滴定管
(3)向用标准液润洗过的滴定管中装入标准液。
调整液面到0刻度或0刻度以下(注意O刻度在上方),排除滴定管尖嘴部分气泡,记下刻度读数。
(4)往锥形瓶中加入一定体积(一般为20.00mL)的待测液
注意:
锥形瓶只能用蒸馏水洗,一定不能用待测液润洗,否则结果会偏高,锥形瓶取液时要用滴定管(或用相应体积规格的移液管),不能用量筒。
(5)向锥形瓶中加入2-3滴指示剂。
[指示剂的选择]
指示剂的颜色变化要灵敏,变色范围最好接近等当点,且在滴定终点由浅色变深色,即:
碱滴定酸宜用酚酞作指示剂,酸滴定碱宜用甲基橙作指示剂(滴定过程中一般不能用石蕊作指示剂)。
注意:
指示剂用量不能过多,因指示剂本身也具有弱酸性或弱碱性,会使滴定中耗标准液量增大或减小,造成滴定误差。
4、滴定操作
左手操作滴定管,右手摇动锥形瓶,眼睛注意观察锥形瓶中溶液颜色变化,到最后一滴刚好使指示剂颜色发生改变,且半分钟不再变化为止,记下刻度读数。
再重复上述操作一次或两次。
(定量分析的基本要求)
终点的判断方法:
最后一滴刚好使指示剂颜色发生改变,半分钟不再变化。
滴定终点不是酸碱恰好完全反应,但是由于在酸碱恰好完全反应前后,少加一点标准液或多加一滴标准液,会使pH发生很大的变化,可以使酸碱指示剂变色,对于结果影响不大。
5、数据的处理
取两次操作或叁次操作所耗实际试液体积的平均值进行计算。
(如果
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